張啟莉，肖 玲，李 濤，馬 薇，何佶弦，顧會戰(zhàn)

（1.四川省煙草公司廣元市公司，四川 廣元 628000；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，成都 611130）

作為國家稅收的主要來源，煙草商業(yè)企業(yè)為國家財政收入作出了巨大貢獻(xiàn)，因此穩(wěn)定的煙葉生產(chǎn)對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要［1］。然而，烤煙生產(chǎn)中過量施用氮肥和連作現(xiàn)象普遍存在，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，有機(jī)氮含量降低［2，3］。土壤性質(zhì)對煙葉的外觀和化學(xué)品質(zhì)有顯著影響，良好的土壤結(jié)構(gòu)能促進(jìn)根際養(yǎng)分循環(huán)，提高土壤肥力，最終促進(jìn)烤煙生長，提高煙葉質(zhì)量和價值［4］。大量研究表明，輪作或平衡施肥對土壤肥力和烤煙產(chǎn)質(zhì)量具有提升作用［5-8］。輪作系統(tǒng)中的烤煙生長有利于產(chǎn)量和抗病性［9］，同時可有效提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的整體氮存量以及活躍的土壤氮組分［10］。此外，過量施氮對土壤氮含量的影響研究結(jié)果并不一致，有研究認(rèn)為化肥氮可增加土壤氮含量［11］，也有研究認(rèn)為施氮對土壤氮含量沒有影響［12］，這說明施肥對土壤氮含量的影響可能會隨著輪作策略等農(nóng)藝生產(chǎn)實(shí)踐的變化而變化。

氮是烤煙生長必不可少的養(yǎng)分元素之一，可直接參與煙株體內(nèi)多種代謝過程，與烤煙產(chǎn)質(zhì)量密切相關(guān)［13］。氮素不足時，煙葉輕，煙堿含量低，香氣差，勁頭不足；氮素過量時，烤煙貪青晚熟，煙堿含量過高，刺激性和勁頭過大［14］。傳統(tǒng)的烤煙生產(chǎn)在農(nóng)藝學(xué)上是不可持續(xù)的，因?yàn)樗鼘τ袡C(jī)碳和總氮儲量產(chǎn)生了負(fù)面影響［15］。前人對植煙土壤氮含量的研究多集中在輪作或施肥單一處理上，而對輪作和平衡施肥的疊加效應(yīng)研究較少。為此，本研究選擇對土壤養(yǎng)分活化效果顯著的油菜與烤煙輪作，結(jié)合平衡施肥措施（減施氮肥和增施磷肥），探究烤煙油菜輪作及平衡施肥對土壤堿解氮和銨態(tài)氮含量的影響，以期為優(yōu)化種植制度和改善土壤質(zhì)量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究地點(diǎn)為廣元市煙草公司科技園區(qū)，位于廣元市劍閣縣（31°31′—32°17′N，105°9′—105°49′E），地處四川盆地北部邊緣，海拔820 m，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年均氣溫15.4℃，年均降水量1 039.4 mm，年均日照時數(shù)1 328.3 h，年無霜期270 d。

1.2 試驗(yàn)材料

供試土壤：黃壤，pH 6.68，有機(jī)質(zhì)含量10.55 g/kg，全氮含量0.34 g/kg，堿解氮含量34.81 mg/kg，有效磷含量8.74 mg/kg，速效鉀含量103.76 mg/kg。

供試油菜：川渝地區(qū)廣泛栽培的中早熟品種，分別為重蓉油1號、德油早1號、GSX-1。

供試烤煙：云煙87，由廣元市煙草公司提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)采取裂區(qū)設(shè)計，主因素為油菜或冬閑，設(shè)4個水平：冬閑（A1，對照）、重蓉油1號（A2）、德油早1號（A3）、GSX-1（A4）；副因素為平衡施肥制度，設(shè)3個水平：常規(guī)施肥（B1）、減氮施肥（B2）、增施磷肥（B3）。共12個處理，3次重復(fù)，田間隨機(jī)區(qū)組排列。

于2015年9月15日進(jìn)行油菜集中播種和育苗，苗齡50 d左右，10月28日移栽。按當(dāng)?shù)亓?xí)慣方式移栽，油菜行距0.6 m，株距0.4 m，小區(qū)面積162 m2。油菜施肥量為：N 14.6 kg/hm2，P2O50 kg/hm2，K2O 2.5 kg/hm2，均由化肥提供，所用肥料為復(fù)合肥（20-0-5）和尿素（46-0-0），復(fù)合肥作基肥，尿素在移栽后40 d追施。施肥方式均為穴施。

油菜收獲后，將每個小區(qū)進(jìn)行規(guī)整移栽烤煙?？緹煶Ｒ?guī)施肥量為：N 7.0 kg/hm2，P2O59.2 kg/hm2，K2O 22.0 kg/hm2，具體做法為：基肥用復(fù)合肥（10-15-25）30 kg/hm2，商品有機(jī)肥（2.5-2-1.5）30 kg/hm2，普通過磷酸鈣（0-12-0）15 kg/hm2，油枯（2-2-2）20 kg/hm2，移栽7 d后施提苗肥硝酸鉀（13.5-0-44.5）7 kg/hm2，30 d后施追肥硫酸鉀（0-0-53）12 kg/hm2，硝酸鉀（13.5-0-44.5）3 kg/hm2，復(fù)合肥（10-15-25）10 kg/hm2。減氮 處理施肥量為：N 6.0 kg/hm2，P2O59.2 kg/hm2，K2O 22.0 kg/hm2，具體做法為：基肥用復(fù)合肥（10-15-25）20 kg/hm2，磷酸二氫鉀（0-52-35）5 kg/hm2，商品有機(jī)肥（2.5-2-1.5）30 kg/hm2，普通過磷酸鈣（0-12-0）15 kg/hm2，油枯（2-2-2）20 kg/hm2，提苗肥和追肥同常規(guī)施肥處理。增磷處理施肥量為：N 7.0 kg/hm2，P2O511.2 kg/hm2，K2O 22.0 kg/hm2，具體做法為：基肥用復(fù)合肥（10-15-25）30 kg/hm2，商品有機(jī)肥（2.5-2-1.5）30 kg/hm2，普通過磷酸鈣（0-12-0）30 kg/hm2，油枯（2-2-2）20 kg/hm2，提苗肥和追肥同常規(guī)施肥處理。烤煙其他田間農(nóng)藝措施同常規(guī)管理。

1.4 土壤樣品采集及測定

油菜尚未移栽前和移栽后的30、60、90、120、150、180 d，以及烤煙季的30、60、90、120 d，在每個小區(qū)采用蛇形法多點(diǎn)采取距植株0～20 cm耕層土樣，混合均勻后，去除石礫及動植物殘渣，取部分鮮樣置于4℃冰箱保存，剩余土樣經(jīng)過風(fēng)干、磨細(xì)、過篩、混勻后保存?zhèn)溆谩?/p>

堿解氮（干樣）：堿解擴(kuò)散法。

銨態(tài)氮（鮮樣）：KCl浸提-靛酚藍(lán)比色法。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2010整理，采用SPSS 20軟件進(jìn)行方差分析，用單因素方差分析（one-way ANOVA）和Duncan’s法進(jìn)行差異顯著檢驗(yàn)（P＜0.05）。采用Excel 2010進(jìn)行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙油菜輪作對油菜季土壤氮含量的影響

2.1.1 土壤堿解氮含量 由圖1可知，烤煙油菜輪作可不同程度提高土壤堿解氮含量，且在油菜移栽初期（30 d）提升效果最為明顯，是冬閑處理的1.90～3.52倍。隨著油菜生育期的推進(jìn)，輪作對土壤堿解氮的提升效果逐漸減弱。移栽后的60、120和150 d，土壤堿解氮在處理間的差異均未達(dá)顯著水平。移栽后的90和180 d時，土壤堿解氮含量表現(xiàn)為：重蓉油1號＞德油早1號＞GSX-1＞冬閑，除GSX-1外輪作處理土壤堿解氮含量顯著高于冬閑（P＜0.05），分別高出32.77%～129.13%、58.58%～192.72%。整體而言，重蓉油1號與烤煙輪作對土壤堿解氮的提升效果最佳。

圖1 烤煙油菜輪作對油菜季土壤堿解氮含量的影響

2.1.2 土壤銨態(tài)氮含量 由圖2可知，烤煙油菜輪作可不同程度提高土壤銨態(tài)氮含量，且在油菜移栽初期（30 d）提升效果最為明顯，是冬閑處理的8.55～20.39倍。隨著油菜生育期的推進(jìn)，輪作對土壤銨態(tài)氮的提升效果急劇減弱，處理間的差異均未達(dá)到顯著水平，表現(xiàn)為：重蓉油1號＞德油早1號＞GSX-1＞冬閑。整體而言，重蓉油1號與烤煙輪作對土壤銨態(tài)氮的提升效果最佳。

圖2 烤煙油菜輪作對油菜季土壤銨態(tài)氮含量的影響

2.2 烤煙油菜輪作及平衡施肥對烤煙季土壤氮含量的影響

2.2.1 土壤堿解氮含量 由表1可知，在烤煙整個生育期內(nèi)，除A1B1、A4B2外，其他時期土壤堿解氮含量均有所下降，降幅為8.65%～64.26%。在A1處理中，烤煙移栽30和90 d時，土壤堿解氮含量以B3處 理 最高，分 別 為A1B1的1.53和1.03倍；60和120 d分別以B2和B1處理最高。在A2處理中，土壤堿解氮含量在烤煙移栽后30、60和120 d時均以B3處理最高，相較A2B1分別增加了41.91%、7.69%和30.21%。在A3處理中，土壤堿解氮含量在烤煙生長中后期（60、90和120 d）表現(xiàn)為：B3＞B2＞B1，其中B3與B1間的差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。在A4處理中，烤煙移栽后的30、60和90 d時，土壤堿解氮含量以B3處理最高，120 d時以B2處理最高，但處理間均無顯著差異。

表1 烤煙油菜輪作及平衡施肥對烤煙季土壤堿解氮含量的影響 （單位：mg/kg）

2.2.2 土壤銨態(tài)氮含量 由表2可知，在烤煙整個生育期內(nèi)，移栽120 d土壤的銨態(tài)氮含量與移栽30 d相比均有所下降，降幅為5.41%～77.51%。在A1處理中，土壤銨態(tài)氮含量在烤煙移栽90和120 d時以B1處理最高，移栽后30和60 d分別以B2和B3處理最高。在A2處理中，土壤銨態(tài)氮含量在烤煙整個生育期均以B3處理最高，相較A2B1，移栽后30、60、90、120 d分別增加了47.93%、68.91%、125.71%和207.89%。在A3處理中，土壤銨態(tài)氮含量在烤煙生長中后期（60、90和120 d）表現(xiàn)為：B3＞B2＞B1，但處理間均無顯著差異。在A4處理中，烤煙移栽后的60和90 d時，土壤銨態(tài)氮含量表現(xiàn)為B1＞B3＞B2，移栽后30和60 d分別以B3和B2處理最高。

表2 烤煙油菜輪作及平衡施肥對烤煙季土壤銨態(tài)氮含量的影響 （單位：mg/kg）

3 小結(jié)與討論

土壤堿解氮包括無機(jī)態(tài)氮（銨態(tài)氮、硝態(tài)氮）及易水解的有機(jī)態(tài)氮（氨基酸、酰胺和易分解的蛋白質(zhì)），是反映土壤供氮能力和衡量氮素水平的重要指標(biāo)［16］。作為最重要的礦質(zhì)氮存在形式，銨態(tài)氮不僅可以被植物吸收利用，而且是氮素氣態(tài)損失的起點(diǎn)［17］。研究表明，輪作可促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)，顯著提高土壤微生物多樣性，提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性［18］。在本研究中，油菜季土壤堿解氮和銨態(tài)氮含量在生長初期（移栽后30 d）均最高，隨著生育期的推進(jìn)，氮含量急劇下降，且處理間無顯著差異，個別時期的銨態(tài)氮除外，這是因?yàn)楫?dāng)?shù)胤N植油菜基肥和追肥（移栽后30 d）中施用了較高量的氮素，隨著油菜生長過程中的吸收，土壤堿解氮含量降低。此外，烤煙油菜輪作的土壤氮含量在整個生育期均高于冬閑處理，原因包括：①種植油菜相較冬閑處理能向土壤輸入更多的油菜殘渣，分解后可供應(yīng)一部分氮素；②油菜可以提高土地覆蓋率和覆蓋時間，在物理上保護(hù)土壤N不受淋洗［19］；③烤煙油菜輪作具有好氧和厭氧交替的周期性土壤環(huán)境和高作物殘留量，可提高土壤微生物群落的多樣性，有利于土壤無效氮向礦質(zhì)氮的轉(zhuǎn)化［20］。

相關(guān)研究表明，土壤氮素的含量和分布受施肥、作物生長、氣候條件、灌溉方式和土壤性質(zhì)的影響［21］，而施用氮肥的影響并不顯著［22］。在烤煙生產(chǎn)過程中，通過輪作和肥料來維持土壤氮含量，歸因于大團(tuán)聚體中氮素的儲存［23］。同時，肥料可提高土壤微生物群落多樣性和酶活性，也會產(chǎn)生真菌菌絲，促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成［24，25］。輪作和施肥可以協(xié)同提高土壤氮含量，有利于維持土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量。在烤煙季，本研究采用雙因素裂區(qū)設(shè)計，探究輪作和平衡施肥對土壤氮含量的影響。結(jié)果表明，烤煙季的土壤氮含量隨著生育期的推進(jìn)逐漸下降，這與何林衛(wèi)等［7］的研究結(jié)果存在差異，這可能與土壤類型和氣候等因素有關(guān)。此外，在平衡施肥處理中，除個別處理外，增施磷肥的土壤氮含量最高，說明該處理的氮消耗量最少，且磷肥會抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化，減少硝態(tài)氮的積累［26］，這可能是增施磷肥處理中銨態(tài)氮含量高的原因。

烤煙油菜輪作可不同程度提高土壤堿解氮和銨態(tài)氮含量，且在油菜移栽初期（30 d）提升效果最顯著。隨著油菜生育期的推進(jìn)，輪作對土壤氮含量的提升效果急劇減弱，整體表現(xiàn)為：重蓉油1號＞德油早1號＞GSX-1＞冬閑。在烤煙整個生育期內(nèi)，除個別處理外，其他處理土壤堿解氮和銨態(tài)氮含量均有所下降，降幅分別為8.65%～64.26%、5.41%～77.51%。在所有主處理下，土壤氮含量以增施磷肥處理最高。綜上，重蓉油1號油菜與烤煙輪作和增施磷肥時土壤氮含量較高，是當(dāng)?shù)刈顑?yōu)的種植模式。